Síntese de resinas alquídicas via alcoólise enzimática

Abstract

Atualmente, a utilização de enzimas em processos tem sido muito estudada com o objetivo de se encontrar fontes alternativas de obtenção de produtos, ambientalmente corretas e economicamente viáveis. Dessa forma, o presente trabalho relata a síntese de uma resina alquídica utilizando enzima Lipozyme 435 na etapa de alcoólise. Para isso, durante o processo de obtenção de resina foram determinados, inicialmente, o índice de acidez, o índice de saponificação e a massa molar média do óleo de soja. Após essa etapa, foi estabelecido o melhor solvente a ser utilizado durante a etapa de alcoólise através da determinação da atividade enzimática da 1 Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) simétrico e de segunda ordem, constituído de um fatorial 23, com 8 ensaios, 2 pontos centrais e 6 pontos axiais. Os resultados da análise por Cromatografia Líquida de alta eficiência (CLAE) das amostras provenientes da alcoólise foram avaliados no programa Statistica 12.0, através das superfícies de resposta e de contorno, bem como através da variância para avaliação dos efeitos e da significância dos modelos das variáveis das respostas, visando a determinação da melhor condição reacional para a obtenção da maior concentração de monoacilglicerídeos e diacilgicerídeos. Para tanto, foi utilizado um nível de confiança de 95%. Após a análise dos dados, foram obtidas como condições ótimas de reação uma concentação de enzima de 9,36%, uma relação mássica glicerina/óleode 1:3, 5 (m/m( e uma temperatura de 56,73 ºC. Como foi constatada incompatibilidade do anidrido ftálico com terc-butanol, após determinada a melhor condição de alcoólise, foi realizada a reação de esterificação utilizando-se o produto de alcoólise com tetrahidrofurano. Durante a etapa final de obtenção de resina foram adicionados solventes (xileno e aguarrás) e anidrido ftálico em quantidades previamente definidas obtendo-se a resina no final do processo com características de viscosidade e acidez conforme especificação, sem diferenças quanto à aplicação da resina usual produzida através de catalisador químico. Foi estudada, ainda, a recuperação da enzima, visando sua reutilização no processo e, consequente, redução de custo, além da redução de geração de resíduos, sólidos, verificando-se que a mesma apresentou valores expressivos de atividade enzimática após a utilização e recuperação. Com relação ao custo do processo, verificou-se um valor bastante elevado comparado com o padrão devido ao alto custo da matéria-prima empregada, a enzima.

Nowadays, the usage of enzymes is been explored in different kinds of processes. Thus, this paper describes the synthesis of an alkyd resin using, in one of the stages, the alcoholysis provided by Lipozyme 435. For this, during the development of resin obtaining process, parameters as acid value, the index saponification and medium molar mass of soybean oil were first determined. Ater that, the best solvent to be used during the alcoholysis step was stablished by comparing and determining the enzymatic activity of Lipozyme 435 enzyme int he presence of hexane, water, tetrahydrofuran and tert-butanol. It was verified that the best solvent was tert-butanol, followed by tetrahydrofuran, and then, alcoholysis were performed in duplicate using different concentrations of enzyme, oil / glycerin relations and temperature employing Delineation Composite Central Rotational (CCRD) symmetry and second order, consisting of a factor 23 with 8 trials, 2 central points and 6 axial points, in order to determine the best reaction conditions for obtaining the greatest concetration of monoacilglycerides and diacilglycerides. All samples were analyzed using High Liquid Chromatography (CLAE) and the results were evaluated in Statistica 12.0 program, by analyzing the response surface and contour as well as variance analysis to evaluate the effect and significance of the models of variables of the answers. It was also used a 95% confidence level. After analysis of data, it was obtained as optimal reaction conditions a 9.36% concentration mof enzyme, a weight ratio glycerol / oil of 1:3.5 (w /w) and a temperature of 56.73 º C. Because it has been observed incompatibility of phtalic anhydride with tert-butanol, the best condition after acoholysis that was been detemined, esterification reaction using the product of the alcoholysis was carried out with tetrahydrofuran. During the final step of obtaining resin, solvents were added (xylene and mineral spirit) and phtalic anhydride in specified amounts to give the resin at the end of the process viscosity characteristics and acid index as specified, without differences in the application of the usual resin produced by chemical catalyst. It was studied further recovery of the enzyme, their reuse in the process and, consequently, cost savings besides reducing solid waste generation, verifying that it showed significant amounts of enzyme activity after use and recovery. Regarding the cost of the process, there was a very high value compared to the standard due to the high cost of raw material used, the enzyme.